强降雨和初始地下水对浅层边坡稳定的综合影响

第45卷第3期中南大学学报(自然科学版)Vol.45No.32014年3月JournalofCentralSouthUniversity(ScienceandTechnology)Mar.2014强降雨和初始地下水对浅层边坡稳定的综合影响马世国1,2，韩同春1,2，徐日庆1,2(1.浙江大学浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心，浙江杭州，310058；2.浙江大学浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室，浙江杭州，310058)摘要：下部为基岩的浅层残积土边坡多含有地下水，通过对传统Green-Ampt入渗模型的延伸，研究含有地下水的残积土边坡强降雨入渗过程；在强降雨入渗条件下，湿润区和地下水范围内基质吸力消失，湿润峰处和基岩面处为2个潜在的危险滑动面，分别对边坡在其上稳定性进行分析，并将二者统一起来，建立考虑强降雨和初始地下水共同作用下边坡的稳定分析模型。研究结果表明：下部含有初始地下水的浅层边坡在强降雨入渗期间，由于上部土体自重的增加，边坡最危险滑裂面在湿润峰和基岩面之间可能发生转移，边坡有可能在基岩处提前于湿润峰处破坏；同时，黏聚力越小，地下水位越浅，降雨入渗期间边坡在地下水下部基岩处破坏的可能性就越大，且土体黏聚力的影响最为显著。关键词：强降雨入渗；初始地下水；湿润峰；Green-Ampt入渗模型；边坡稳定中图分类号：TU441文献标志码：A文章编号：1672−7207(2014)03−0803−08IntegratedeffectofintenserainfallandinitialgroundwateronslopestabilityMAShiguo1,2,HANTongchun1,2,XURiqing1,2(1.ResearchCenterofCoastalandUrbanGeotechnicalEngineering,ZhejiangUniversity,Hangzhou310058,China;2.KeyLaboratoryofSoftSoilsandGeoenvironmentalEngineering,MinistryofEducation,ZhejiangUniversity,Hangzhou310058,China)Abstract:Mostoftheshallowresidualsoilslopeswithbedrockbeneathhavegroundwater,sotheinfiltrationprocessofslopeunderintenserainfallwasanalyzedbasedontheextendedGreen-Amptinfiltrationmodel;Becauseofthevanishingofmatricsuctioninthewettingzoneandthegroundwaterzoneunderintenserainfall,theslopestabilityanalysisatthewettingfrontandthebedrocksurfaceunderthegroundwaterwerestudiedrespectively,andwhichwereunifiedtoestablishaintegratedstabilityanalysismodelduringintenserainfall.Theresultsshowthattheworstslidingsurfaceprobablydevolvesbetweenthewettingfrontandthebedrocksurfaceduetotheincreasingunitweightofsoilsduringrainfallinfiltration,theslopefailuremayoccurfirstlyatthebedrocksurfaceundergroundwater,andnotatthewettingfront.Meanwhilethesmallercohesivestrengthandshallowergroundwatertablewillcausemoreprobabilityofslopefailureatthebedrocksurfaceundergroundwater,andtheinfluenceofcohesivestrengthisthegreatest.Keywords:intenserainfallinfiltration;initialgroundwater;wettingfront;Green-Amptinfiltrationmodel;slopestability天然边坡表面大多为残积土所覆盖，而这些残积土往往为孔隙率大和黏聚力小的非饱和砂性土，土体存在负的孔隙